Les chaussures aussi seront bientôt intelligentes

Des semelles qui s’adaptent automatiquement pour faire respirer les blessures du pied, et des matelas qui changent de forme pour permettre la guérison des escarres. Les scientifiques de l’EPFL travaillent sur ce scénario à Neuchâtel, en collaboration avec les Hôpitaux Universitaires de Genève (HUG).

Imaginez une semelle intelligente, capable de s’adapter constamment à la forme de nos pieds. Cette idée n’a rien d’invraisemblable, si l’on en croit les chercheurs du Laboratoire d’actionneurs intégrés (LAI) de la faculté STI. En collaboration avec les Hôpitaux Universitaires de Genève (HUG), ils planchent sur un système de valves et de capteurs permettant de réaliser une chaussure thérapeutique et intelligente. Elle sera capable non seulement de détecter les zones où la pression exercée par le pied est trop importante, mais aussi de changer de forme, pour éviter la formation de blessures.

Le projet est parti d’un constat simple : près de 250’000 amputations sont effectuées chaque année en Europe, en raison de blessures aux pieds mal détectées et mal soignées, chez les personnes diabétiques. Une amputation a par ailleurs lieu toutes les 30 secondes dans le monde, selon la Fédération internationale de diabète. «Nous pourrions prévenir 85% de ces amputations avec ce genre de dispositif», assure le Dr. Zoltan Pataky, médecin aux HUG et initiateur du projet.

Les blessures dégénèrent
La grande majorité des personnes diabétiques – près de 500’000 en Suisse- sont en effet sujettes à une complication appelée neuropathie, qui entraîne la perte de la sensibilité dans les extrémités, et une déformation du pied. Il arrive dès lors que des blessures se forment, sans pour autant que les individus ne ressentent de douleur. «Il m’est arrivé d’examiner des patients qui marchaient sur un Lego dans leurs chaussures ,ou qui avaient une punaise incrustée sous le pied, mais qui ne s’étaient rendu compte de rien», évoque le médecin. Or si elles ne sont pas détectées à temps, ces lésions peuvent dégénérer en ulcère, et même mener à l’amputation. «Lorsque l’on a affaire à des maladies chroniques, où les vérifications doivent être effectuées quotidiennement et à vie, il arrive très souvent que les gens oublient de faire les bons gestes, et se blessent.»

La réponse à ce problème pourrait se trouver dans la chaussure intelligente, dont le rôle sera à la fois préventif et thérapeutique. Dotée de capteur, elle pourra détecter les zones où la pression est anormale, puis changer de forme automatiquement, pour éviter la formation de blessures. Dans le cas où une lésion est déjà présente, on pourra effectuer des réglages précis et créer de l’espace dans le soulier pour faire «respirer» la plaie.

Un liquide qui durcit sur demande
Pour réaliser ce défi technologique, les chercheurs de l’EPFL ont imaginé une semelle quadrillée de petits coussinets, à l’intérieur desquels se trouve un liquide dit magnéto-rhéologique. Il s’agit d’un liquide composé d’huile et de particules métalliques, qui a la particularité de changer de viscosité sous l’action d’un champ magnétique. Au dessous de chaque coussinet se trouve un petit réservoir, dans lequel le liquide peut s’écouler à travers une ouverture.

Lorsque la pression du pied devient localement trop importante sur la semelle, un champ magnétique est généré autour de cette zone dans le canal, afin de durcir le liquide et le retenir prisonnier. Le coussinet se trouvant sous la blessure se retrouve ainsi vidé de sa substance, et devient beaucoup plus mou. Résultat : le point de pression qui posait problème dans la chaussure se retrouve soulagé, grâce à l’apparition d’une zone plus molle. «En utilisant les propriétés spéciales de ce liquide, nous pouvons réaliser des éléments très petits sans avoir recours à des systèmes mécaniques complexes», explique Daniel Grivon, doctorant au LAI.

Autre avantage de la chaussure du futur, ses coussinets seront connectés entre eux grâce à un système de valves. Le fluide évacué d’un coussinet pourra donc être réparti dans les autres coussinets de la chaussure, afin de rétablir une pression harmonieuse sur tout le reste du pied.

Soigner les escarres
Pour l’heure, les scientifiques testent les différents états du liquide magnéto-rhéologique dans un actionneur. Les premiers modules seront d’abord positionnés dans la partie métatarsienne du pied et sur le talon, là où la pression est la plus intense. «Nous pensons que ce projet a un grand potentiel d’application», commente Yves Perriard, directeur du LAI. «Le système pourrait en effet être utilisé non seulement dans des chaussures, mais aussi à l’intérieur de matelas, dans le but de soulager les patients souffrant d’escarres. Le domaine sportif pourrait également en bénéficier. A terme, l’idée serait de pouvoir collaborer avec de grands fabricants de chaussures, lorsque notre technologie sera mature», ajoute-t-il.

Texte: Laure-Anne Pessina
Photos: Alain Herzog
Mai 2014